引言
随着水利工程建设的高速发展,高效、节能成为水利工程设计不可忽视的重要环节,在水利工程坝型设计中,作为当地材料坝的土石坝因其因地制宜、适宜性强、材料丰富,不受交通条件的制约,同时,因其施工技术简单、工序少、工期短,造价低,且结构简单,便于维修和加高﹑扩建等原因依然是目前应用最广、见效最快的坝型之一。土石坝多选用坚硬的块石料作为土石坝的坝壳料,但在坝址附近块石料缺乏、碎石土丰富的情况下,对碎石土的物理力学特性进行分析,研究其作为筑坝材料的可行性,对拓展可利用料源具有非常重要的工程意义。
文章通过对西藏山南结巴水库坝址右岸洪积碎石土的颗粒级配、压实性、渗透性、抗剪强度等进行试验研究,依据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL-2000),对碎石土作为筑坝材料进行了分析,为工程设计与施工提供了科学依据。
1 工程概况
在拟建的结巴水库正常蓄水位为3936.206m,坝轴线长300m,最大坝高67.7m(坝高好像调了吧),为当地材料坝,总库容445.98万m3,属Ⅳ等小(1)型水利工程。
结巴水库填筑料场位于库区左岸,为坡积碎石混合体,距坝址约1.2Km,有便道及公路可通至坡脚,运输方便。料场岩性为堆、坡积漂卵砾石混土层,结构稍密-中密,厚度大,岩相稳定。
2 碎石混合土的级配及物、力性分析
2.1 颗粒组成及物理性质
众所周知,坝壳料的颗粒级配是土力学性质和工程应用研究的基础。碎石土的颗粒分析试验表明(见成果表1)颗粒级配组成中大于200mm粒径漂石含量除TC3、TC4分别占27.2%和16.4%外,其余则在0~4.9%;200mm~60mm卵石 平 均 含 量18.7%,60mm~20mm粗砾石平均含量18.6%,20mm~5mm中砾平均含量15.3%,5mm~2mm细砾在4.1%~12.4%,平均含量8.0%砂;2mm~0.075mm砂平均含量18.5%;<0.075mm的细粒土多在5.6%~18.2%,平均含量13.5%,颗粒组成基本以砾石、砂和细粒土为主。不均匀系数的变化幅度较大,多在151.81~816.35平均为679.27,曲率系数多介于0.63~1.75之间(个别为37.92)平均为7.14,其中TC1、TC2、TC3和ZK9-1为级配良好的碎石土,其余几组为级配不良的碎石土。根据颗分结果,其综合级配曲线有着较好的分布特征,如图1。
2.2 力学性质及渗透特性
几组试样的天 然 密 度 在1.97g/cm3~2.02g/cm3,干密度均值为1.91g/cm3(表1),堆积密度均值1.70g/cm3,紧密密度均值2.01g/cm3;击实后的最大干密度均值2.12g/cm3,最优含水量均值9.0%;试样紧密密度和击实后的最大干密度均值均大于天然干密度(见表2)。其相对密度在0.38g/cm3~0.62g/cm3,压缩系数av(0.1~0.2)均值0.11MPa-1,压缩模量Es(0.1~0.2)均值6.24MPa,击实后试样均为中压缩性土。试 样 临 界 坡 降 均 值0.46;凝 聚 力 均 值 为18KPa,内摩擦角均值为28°55′。
渗透系数是表达液体在多孔介质中运动这一现象的定量指标。此次碎石土料采用常水头渗透试验,其渗透试验结果由表2可知,几组试样的渗透系数多在3.62×10-2cm/s~8.12×10-3cm/s之间(均值7.29×10-3cm/s),基本上具有良好的排水性能。可见该坡积碎石土料为性能良好的透水料,能够满足坝壳料的渗透性要求。另得出的化学性的水溶盐、PH及烧矢量、有机质等指标都符合质量技术要求。【表1-2略】
3 结语
3.1 通过对该碎石混合土料的颗粒级配、压实性、渗透和强度等物理力学特性指标的理论分析可知,该料为工程特性良好的粗粒土料,作土石坝坝壳堆石料能够充分满足其强度和变形等的要求。
3.2 从坝体的修筑的实践看,多用坚硬的块石料做堆石筑坝的理论已经比较完善,并在国内外得到了长足发展,而用坡积碎石土作坝壳料的研究,则只是探索性的研究发展中。因此,在结合工程实践和大量土工试验的基础上,参照其他堆石坝的研究和实践经验,本次试验可为当地材料坝的发展具有一定的参考价值。
3.3 由于该地碎石混合土的颗粒组成及密实性、渗透系数、抗剪强度等与其本身所具有的特性有着密切关系,当应用到工程时,须对试验料进行更加详尽的分析研究。
参考文献
〔1〕水电水利工程土工试验规程.(DL/T5355-2006).
〔2〕水电水利工程粗粒土试验规程.(DL/T5356-2006).
〔3〕水电水利工程天然建筑材料勘察规程.(DL/T5388-2007).
